CN115109410A - 发声装置的外壳、发声装置及其电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发声装置的外壳、发声装置及电子设备，所述外壳的至少一部分形成为导热部，所述导热部至少由有机气凝胶材料制成，所述有机气凝胶材料中添加有导热颗粒，所述有机气凝胶材料具有开孔通道，所述开孔通道沿所述外壳的厚度方向取向，所述导热颗粒沿所述开孔通道的取向方向排布。本发明的发声装置的外壳的至少一部分为导热部，导热部包含有机气凝胶材料和导热颗粒，能够在实现减轻外壳的质量的基础上提升外壳的导热效率，从而可以对发声装置进行有效的散热，提升其工作稳定性。

Description

发声装置的外壳、发声装置及其电子设备

技术领域

本发明涉及电声技术领域，更具体地，涉及一种发声装置的外壳、发声装置以及使用该发声装置的电子设备。

背景技术

随着扬声器行业逐渐发展，扬声器产品的功率越来越大，发声单体的发热量也明显增加，发声单体的温度可达到130℃以上。由于发声单体产生的热量需要经过扬声器外壳导出至产品的外部，而现有技术的扬声器外壳具有导热、散热效果不佳的缺点，因此，现有技术的扬声器具有内部温度过高的问题，特别是现有的扬声器的封闭式后腔内的温度过高。而扬声器产品温度过高，容易造成扬声器内部振膜、球顶、胶水等部件失效，从而影响扬声器的正常使用。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种发声装置的外壳，能够解决现有技术中的扬声器内部温度过高的技术问题。

本发明的又一个目的在于提供包括外壳的发声装置。

本发明的再一个目的在于提供包括上述发声装置的电子设备。

为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案。

根据本发明第一方面实施例的发声装置的外壳，所述外壳的至少一部分形成为导热部，所述导热部至少由有机气凝胶材料制成，所述有机气凝胶材料中添加有导热颗粒，所述有机气凝胶材料具有开孔通道，所述开孔通道沿所述外壳的厚度方向取向，所述导热颗粒沿所述开孔通道的取向方向排布。

根据本发明的一些实施例，所述外壳全部由所述导热部组成。

根据本发明的一些实施例，所述导热部的导热系数≥0.5W/m·K。

根据本发明的一些实施例，所述导热颗粒包括金属导热填料和无机非金属导热填料的至少一种，所述导热颗粒的导热系数大于50W/m·K。

根据本发明的一些实施例，所述金属导热填料选用铝、铜、银、镁、锡、铅、铁中的至少一种；且/或，所述无机非金属导热填料选用氮化硼、碳化硼、碳化硅、氧化铝、石墨、碳纳米管、石墨烯、纳米碳粉中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，所述导热颗粒的形状为片状、粒状、球状或针状。

根据本发明的一些实施例，所述导热颗粒与所述有机气凝胶材料的质量比为10:100～50:100。

根据本发明的一些实施例，所述导热部的弯曲强度为1MPa～100MPa。

根据本发明的一些实施例，所述导热部的密度为0.1g/cm³～1g/cm³。

根据本发明的一些实施例，所述导热部的厚度为0.2mm～5mm。

根据本发明的一些实施例，所述有机气凝胶材料选用聚酰胺类、聚酰亚胺类、聚酯类、聚氨酯类、醛类、聚烯烃类和多糖类中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，所述外壳还包括主体部，所述主体部与所述导热部粘接连接或一体注塑成型。

根据本发明第二方面实施例的发声装置，包括上述任一所述的发声装置的外壳。

根据本发明第三方面实施例的电子设备，包括上述任一所述的发声装置。

根据本发明实施例的发声装置的外壳包括导热部，导热部由有机气凝胶材料和导热颗粒形成，其中，有机气凝胶材料具有开孔通道，开孔通道沿外壳的厚度方向取向，导热颗粒沿开孔通道的取向方向排布，因此，发声装置的外壳内部的热量可以通过开孔通道的取向方向通过导热颗粒传递至外壳外部，实现对于外壳内部的温度的降温，从而对应用该外壳的发声装置内部的器件实现有效的降温。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明的实施例1和对比例1的发声装置的温度测试对比图；

图2是本发明的一个实施例的发声装置的外壳的结构示意图；

图3是本发明的导热部的内部结构示意图。

附图标记

外壳10；底板11；侧板12；

导热部11；有机气凝胶材料111；导热颗粒112。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

下面结合附图具体描述根据本发明实施例的发声装置的外壳10。

如图2和图3所示，根据本发明实施例的发声装置的外壳10的至少一部分形成为导热部11，导热部11至少由有机气凝胶材料111制成，有机气凝胶材料111中添加有导热颗粒112，有机气凝胶材料111具有开孔通道，开孔通道沿外壳10的厚度方向取向，导热颗粒112沿开孔通道的取向方向排布。

换言之，根据本发明实施例的外壳10的至少一部分包括导热部11，导热部11的至少一部分为有机气凝胶材料111。其中有机气凝胶材料111具有各向异性，也就是说有机气凝胶材料111沿着不同的方向具有多种物理性质。有机气凝胶材料111的延伸方向为沿着导热部11的厚度方向，在外壳10全部由导热部11制成时，有机气凝胶材料111的延伸方向即为沿着外壳10的厚度方向。可以理解的是，有机气凝胶材料111的延伸方向可以为有机气凝胶材料111的生长方向，例如外壳10的一部分沿水平方向延伸，此时在该部位制备有机气凝胶材料111时，可以使有机气凝胶材料111逐渐向上增长，最终实现有机气凝胶材料111向上取向。

在有机气凝胶材料111中添加有导热颗粒112，导热颗粒112具有导热性能，能够传递热量。具体地，有机气凝胶材料111具有开孔通道，开孔通道的轴向可以沿着外壳10的厚度方向延伸，也就是实现开孔通道沿外壳10的厚度方向取向。此时，有机气凝胶材料111中的导热颗粒112沿着开孔通道的取向方向排布，从而通过导热部11能够实现热量沿着预定的方向流动，进而将外壳10内部的热量大致沿着预定的方向向外导出，实现对于外壳10内部的降温。

其中，有机气凝胶材料111可以形成为骨架结构，导热颗粒112沿有机气凝胶材料111的取向方向排布，能够形成导热网络，在通过导热部11制备得到的外壳10内部的器件产生热量时，可以通过导热网络将外壳10内部产生的热量导出到外部。

例如，外壳10包括底板11和侧板12，底板11沿水平方向延伸，侧板12环设于底板11的四周，且沿上下方向延伸。在底板11全部由导热部11构成时，底板11由有机气凝胶材料111和导热颗粒112制成，由于底板11的厚度方向沿上下方向延伸，因此有机气凝胶材料111的取向也沿上下方向，例如沿着图2中实线箭头向上取向，有机气凝胶材料111中的导热颗粒112也沿上下方向排布。侧板12沿上下方向延伸，对应的有机气凝胶材料111沿着图2中的虚线箭头水平取向。

由此，本发明实施例的发声装置的外壳10包括导热部11，导热部11通过有机气凝胶材料111和导热颗粒112形成，有机气凝胶材料111具有开孔通道，开孔通道沿外壳10的厚度方向取向，导热颗粒112沿开孔通道的取向方向排布，因此，发声装置的外壳10内部的热量可以通过开孔通道的取向方向通过导热颗粒112传递至外壳10外部，实现对于外壳10内部的温度的降温，从而对应用该外壳10的发声装置内部的器件实现有效的降温。

根据本发明的一个实施例，外壳10全部由导热部11组成，也就是说，外壳10整体全部由导热部11制成，通过扩大导热部11的面积，能够增大导热效果，提升降温效率。

在本发明的一些具体实施方式中，导热部11的导热系数≥0.5W/m·K，能够实现对于外壳10内部的器件的有效降温，提高散热效果。可选地，导热部11的导热系数可以为0.5W/m·K、0.8W/m·K、1.5W/m·K、5W/m·K等，甚至可以更大。通过限定导热部11的导热系数≥0.5W/m·K，能够保证导热部11的散热能力，从而使包括导热部11的外壳10具有较优的导热性能。

根据本发明的一个实施例，导热颗粒112包括金属导热颗粒和无机非金属导热颗粒的至少一种，也就是说，导热颗粒112可以是金属填料或高导热无机非金属填料中的一种或多种的混合。其中，金属导热颗粒主要是通过大量自由电子运动进行导热，具有较高的热导率。高导热的无机非金属导热颗粒主要通过声子导热。其中，导热颗粒112的导热系数大于50W/m·K，添加了导热颗粒112的有机气凝胶材料111制备得到的外壳10的导热系数≥0.5W/m·K。可选地，导热颗粒112的导热系数为50W/m·K、55W/m·K、60W/m·K等，能够使导热颗粒112具有较大的导热性能，具有较高的导热效率和导热速度。

可选地，金属导热颗粒选用铝、铜、银、镁、锡、铅、铁等中的至少一种。高导热非金属填料可以为氮化硼、碳化硼、碳化硅、氧化铝、石墨、碳纳米管、石墨烯、纳米碳粉等，通过采用上述金属导热颗粒，不仅能够使导热颗粒112具有较优的导热性能，还具有来源广泛的优点。

可选地，无机非金属导热颗粒选用氮化硼、碳化硼、碳化硅、氧化铝、石墨、碳纳米管、石墨烯、纳米碳粉中的至少一种。其中，导热颗粒112优选氮化硼和石墨烯，具有高温稳定性、较好的机械性能、良好的导热性能。

在本发明的一些具体实施方式中，导热颗粒112的形状为片状、粒状、球状或针状等，优选为片状，有利于控制导热颗粒112的排布方向以及延伸方向。此外，片状导热颗粒112还具有较大的表面积，能够增大导热颗粒112与有机气凝胶材料111骨架的接触面积。片状导热颗粒112沿有机气凝胶材料111的取向方向排布，在形成导热网络时，更易将产品内部产生的热量导出到外部。

需要说明的是，在一个导热部11内的多个导热颗粒112的形状可以相同或者不同，也就是说，在一个导热部11内可以包含相同种类或者不同种类的导热颗粒112。

根据本发明的一个实施例，导热颗粒112与有机气凝胶材料111的质量比为10:100～50:100，此范围内导热颗粒112之间相互作用，易于形成导热通路，提高外壳10的导热系数。当导热颗粒112的填充量比较小时，即导热颗粒112与有机气凝胶材料111的质量比小于10:100时，导热颗粒112在有机气凝胶材料111中相互孤立，导热颗粒112容易被有机气凝胶材料111包裹，相互接触的可能较小，外壳10的导热系数无明显提升。当导热颗粒112的填充量过多时，即导热颗粒112与有机气凝胶材料111的质量比大于50:100时，外壳10的整体密度过大，造成通过外壳10制备的发声装置产品的质量过大，不满足发声装置产品轻量化需求。其中，导热颗粒112与有机气凝胶材料111的质量比优选为30:100～50:100，采用该范围内的质量比，有利于在保证轻量化的基础上，具有较优的导热性能。

可选地，导热颗粒112与有机气凝胶材料111的质量比为10:100、15:100、20:100、30:100、40:100、50:100等，能够使外壳10具有较轻的质量以及适宜的刚性，并且不会影响外壳10的结构稳定性，同时兼具较高的导热性能。

在本发明的一些具体实施方式中，导热部11的弯曲强度为1MPa～100MPa。在外壳10整体全部由导热部11组成时，外壳10的弯曲强度为1MPa～100MPa，采用该范围的弯曲强度能够使外壳10具有较优的力学性能，发声装置具有较优的声学性能。如果导热部11的弯曲强度小于1MPa，易于导致外壳10承受弯曲能力较弱，且容易导致对应的发声装置的谐振而影响声学性能。优选地，导热部11的弯曲强度＞30MPa，抗拉强度＞10MPa，能够保证导热部11的刚性。

可选地，导热部11的弯曲强度为1MPa、10MPa、20MPa、30MPa、50MPa、100MPa等，能够保证导热部11具有良好的刚性以及抗弯曲能力，且能够使发声装置具有较优的声学性能。

根据本发明的一个实施例，导热部11的密度为0.1g/cm³～1g/cm³，通过采用该范围的密度值，有利于降低导热部11的重量，从而降低外壳10的整体重量。如果导热部11的密度低于0.1g/cm³，易于导致导热部11的含量较小，影响导热部11的导热性能，从而影响外壳10的导热性能。如果导热部11的密度大于1g/cm³，易于导致导热部11的重量较大，使外壳10的重量增大。优选地，导热部11的密度为0.5g/cm³～0.8g/cm³，通过采用该范围的密度，有利于在保证质量较轻的同时，具有较佳的导热效果。

可选地，导热部11的密度为0.1g/cm³、0.2g/cm³、0.4g/cm³、0.6g/cm³、1g/cm³等，能够使导热部11同时兼顾轻质和高导热效果，从而使包括导热部11的外壳10也能够同时具有质量轻、导热效果好的优点。

在本发明的一些具体实施方式中，导热部11的厚度为0.2mm～5mm，如果导热部11的厚度过小，如果导热部11的厚度小于0.2mm，将会导致导热部11的硬度较小，影响导热部11以及外壳10的力学性能。如果导热部11的厚度过大；如果导热部11的厚度大于5mm，将会导致导热部11的重量较大。在外壳10整体全部由导热部11组成时，外壳10的厚度为0.2mm～5mm，能够保证外壳10整体质量较轻且具有较优的力学性能。

可选地，导热部11的厚度为0.2mm、0.5mm、1.2mm、2.0mm、3mm、4mm、5mm等，能够使对应的外壳10具有较大的刚性以及良好的导热效果。

根据本发明的一个实施例，有机气凝胶材料111选用聚酰胺类、聚酰亚胺类、聚酯类、聚氨酯类、醛类、聚烯烃类和多糖类等中的至少一种。优选为聚酰亚胺类，聚酰亚胺气凝胶(PIA)是由聚合物分子链构成的相互交联的三维多孔材料，结合了聚酰亚胺和气凝胶的优异性能，使其不但具有聚酰亚胺的优异特性，而且具有气凝胶的轻质超低密度、高比表面积、以及低介电常数等突出特点。与以传统的SiO₂气凝胶为代表的机械性能差的无机气凝胶及热稳定性低的有机气凝胶相比，PIA具有机械性能高、热稳定性好等特点，拓展了其应用范围。在本实施例中可以通过向有机气凝胶材料111内添加导热颗粒112，实现对于有机气凝胶材料111和导热颗粒112组成的复合料的导热系数的提升。

在本发明的一些具体实施方式中，外壳10还包括主体部，主体部与导热部11粘接连接或一体注塑成型，其中，可选地，主体部可以由PC及其改性材料、PA及其改性材料、PPS及其改性材料、PP及其改性材料、ABS及其改性材料、LCP及其改性材料、PEI及其改性材料、酚醛树脂及其改性材料、环氧树脂及其改性材料、不饱和聚酯及其改性材料、不锈钢及铝合金、镁合金、金属基复合材料中的至少一种制备而成。也就是说，在一些具体实施例中，外壳10可以至少通过导热部11和主体部配合构成，主体部可以与导热部11之间不限于通过粘接、一体注塑等方式连接。其中主体部不仅可以起到支撑作用，也能够起到导热效果，提高外壳10的散热效果。通过将主体部和导热部11相配合，能够在保证导热效果的同时降低成本，保证外壳10的强度和刚性等，具有性能调整灵活的优点。

根据本发明实施例的发声装置，包括上述任意实施例中的发声装置的外壳10，发声装置还包括设置为外壳10内的发声单体，进行电声转换，实现发声装置的发声性能。需要说明的是，由于外壳10至少包括导热部11，而导热部11通过采用导热颗粒112与有机气凝胶材料111结合而成，导热部11具有导热效果好、具有预定的导热方向的特点，因此外壳10在具有较大的刚性，以及较轻的质量的同时，还具有特定方向的导热性能，能够将外壳10内部的热量导出，实现对于外壳10内部的热量的导出。其中，导热部11可以是外壳10的任一部分，例如导热部11单独作为前腔外壳的至少一部分，或者单独作为后腔外壳的至少一部分，或者同时作为前腔外壳和后腔外壳的至少一部分等。即本发明的导热部11不限于用于前腔外壳或者后腔外壳。在外壳10还包括主体部时，主体部也不限定于用于前腔外壳或后腔外壳。例如，外壳10的后腔外壳的至少一部分可以采用上述导热部11制成，不仅可以提高发声装置的声学性能，降低谐振频率，还能够满足发声装置轻薄化、小型化的设计需求，还能够提高发声装置的散热性能，避免造成扬声器内部振膜、球顶、胶水等部件失效，从而影响发声装置的正常使用。

根据本发明实施例的电子设备包括根据上述实施例的发声装置，其中，电子设备可以是手机、笔记本电脑、平板电脑、VR(虚拟现实)设备、AR(增强现实)设备、TWS(真无线蓝牙)耳机、智能音箱等，本发明对此不做限制。

由于根据本发明上述实施例的发声装置的外壳10具有上述技术效果，因此，根据本发明实施例的发声装置和电子设备也具有相应的技术效果，即发声装置的外壳10具有良好的散热性能，可以提升发声装置的工作稳定性。

下面结合具体实施例对根据本发明实施例的发声装置的外壳10进行详细说明。

实施例1

在本实施例中，发声装置由外壳10和发声单体组装而成，其中通过在聚酰亚胺气凝胶中添加片状氮化硼填料，制备得到本实施例的外壳10。也就是说，导热颗粒112为片状氮化硼填料，导热系数1400W/m·K。有机气凝胶材料111为聚酰亚胺气凝胶，其中片状氮化硼填料与聚酰亚胺气凝胶的质量比为40:100。

对比例1

在对比例1中，发声装置由外壳和发声单体组装而成，其中外壳采用聚酰亚胺气凝胶组成的外壳。

也就是说，实施例1中的外壳10通过聚酰亚胺气凝胶和片状氮化硼填料组成，对比例1中的外壳通过聚酰亚胺气凝胶制成，为了便于对比，实施例1和对比例1的外壳采用相同结构设计，例如具有相同的厚度。

将实施例1和对比例1制备得到的外壳进行重量、厚度、导热系数等测试，测试结果如表1所示。并将实施例1和对比例1制备得到的外壳分别与发声单体进行组装，得到不同的发声装置，分别对每个发声装置进行温度测试，测试结果如图1所示。其中，在测试时，测试每个发声装置在相同时间下的音圈温度。

表1外壳的测试结果

从表1可以看出，在实施例1和对比例1的外壳的厚度均为0.5mm时，实施例1的外壳10中含有片状氮化硼导热颗粒112，外壳10的质量略有增加，但是增加量＜50％，仍然能够保证产品轻量化要求。

实施例1的外壳10的导热系数为0.5W/m·K，对比例1的外壳的导热系数为0.06W/m·K，可以看出，在实施例1的外壳10中添加了导热颗粒112后，外壳10整体的导热系数提升较为明显，且由0.06W/m*K提升至0.8/W/m*K。

在将实施例1的发声装置与对比例1的发声装置进行测试时，将两个发声装置分别在额定功率下工作150s后，测试对应的音圈的温度。如图1所示，经过测试可得，实施例1的音圈的温度比对比例1的音圈的温度低约4℃。也就是说，在添加片状氮化硼后，聚酰亚胺气凝胶的导热系数增大，通过音圈做功产生的热量可以通过外壳10有效传导至外部空间中，从而使温度升高慢，在达到平衡时外壳10内部产品温度仍然较低，可靠性余量高。

总而言之，本发明的发声装置的外壳10包括导热部11，导热部11通过有机气凝胶材料111和导热颗粒112制成，不仅能够利用有机气凝胶材料111的质量轻、耐高温的特性，还能够利用导热颗粒112的导热系数高的优势，并且通过限定导热颗粒112的排布方向实现对于热量的传递方向的限定，使外壳10内部的热量沿着预定的路径向外导出，使本发明的外壳10具有优异的导热及散热性，可有效降低发声装置产品温度，提升可靠性余量。

需要说明的是，上文涉及的各个实施例均基于“采用有机气凝胶制备声学器件”这一创新的发明思路。对于上文引用的对比例中涉及有机气凝胶的情况，并不代表“采用有机气凝胶制备声学器件”属于常规技术手段和现有技术。此类对比例是为了更好地体现本发明的实施例具备优化的性能效果，用以表征本发明技术方案的先进性。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (14)

1.一种发声装置的外壳，其特征在于，所述外壳的至少一部分形成为导热部，所述导热部至少由有机气凝胶材料制成，所述有机气凝胶材料中添加有导热颗粒，所述有机气凝胶材料具有开孔通道，所述开孔通道沿所述外壳的厚度方向取向，所述导热颗粒沿所述开孔通道的取向方向排布。

2.根据权利要求1所述的发声装置的外壳，其特征在于，所述外壳全部由所述导热部组成。

3.根据权利要求1所述的发声装置的外壳，其特征在于，所述导热部的导热系数≥0.5W/m·K。

4.根据权利要求1所述的发声装置的外壳，其特征在于，所述导热颗粒包括金属导热填料和无机非金属导热填料的至少一种，所述导热颗粒的导热系数大于50W/m·K。

5.根据权利要求4所述的发声装置的外壳，其特征在于，所述金属导热填料选用铝、铜、银、镁、锡、铅、铁中的至少一种；

且/或，所述无机非金属导热填料选用氮化硼、碳化硼、碳化硅、氧化铝、石墨、碳纳米管、石墨烯、纳米碳粉中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的发声装置的外壳，其特征在于，所述导热颗粒的形状为片状、粒状、球状或针状。

7.根据权利要求1所述的发声装置的外壳，其特征在于，所述导热颗粒与所述有机气凝胶材料的质量比为10:100～50:100。

8.根据权利要求1所述的发声装置的外壳，其特征在于，所述导热部的弯曲强度为1MPa～100MPa。

9.根据权利要求1所述的发声装置的外壳，其特征在于，所述导热部的密度为0.1g/cm³～1g/cm³。

10.根据权利要求1所述的发声装置的外壳，其特征在于，所述导热部的厚度为0.2mm～5mm。

11.根据权利要求1所述的发声装置的外壳，其特征在于，所述有机气凝胶材料选用聚酰胺类、聚酰亚胺类、聚酯类、聚氨酯类、醛类、聚烯烃类和多糖类中的至少一种。

12.根据权利要求1所述的发声装置的外壳，其特征在于，所述外壳还包括主体部，所述主体部与所述导热部粘接连接或一体注塑成型。

13.一种发声装置，其特征在于，包括：

根据权利要求1-12中任一项所述的发声装置的外壳。

14.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求13中所述的发声装置。

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